高考化学二轮复习小题提速练12新型化学电源含答案

小题提速练12　新型化学电源

1.(2022福建南平三模)近年来生物质燃料电池成为一种重要的生物质利用技术。如图是一种生物质燃料电池的工作原理,电极(a、b)为惰性电极。

下列说法正确的是(　　)

A.工作时,电子流动方向为b→a

B.理论上每转移4 mol电子,消耗葡萄糖30 g

C.b极反应为O2+2H2O+4e-4OH-

D.工作时,OH-由负极向正极迁移

2.(2022江苏七市第二次调研)一种锌钒超级电池的工作原理如图所示,电解质溶液为(CH3COO)2Zn溶液,电池总反应为Zn+NaV2(PO4)3ZnNaV2(PO4)3。下列说法正确的是(　　)

A.放电时,b电极为电池的负极

B.放电后,负极区c(Zn2+)增大

C.充电时,Zn2+向a电极移动

D.充电时,b电极发生的电极反应为

ZnNaV2(PO4)3+2e-Zn2++NaV2(PO4)3

3.(2022四川成都二诊)钠离子电池易获取,正负极材料均采用铝箔(可减少铜箔用量),因此钠离子电池理论成本低于锂离子电池。现有一种正极材料为KFe2(CN)6,固体电解质为Na3PS4,负极材料为Na2Ti3O7的钠离子电池。下列有关叙述错误的是(　　)

A.正极KFe2(CN)6中Fe的化合价为+2价、+3价

B.放电时,正极可能发生Fe2(CN+e-Fe2(CN

C.放电时,电子从负极流经固体电解质到达正极

D.充电时,负极区发生还原反应,并且Na+增多

4.(2022辽宁东北育才学校六模)某钠-空气水电池的充、放电过程原理示意图如图所示,下列说法正确的是(　　)

A.放电时,电子由钠箔经非水系溶液流向碳纸

B.充电时,Na+向正极移动

C.放电时,当有0.1 mol e-通过导线时,则钠箔减重2.3 g

D.充电时,碳纸与电源负极相连,电极反应式为4OH--4e-2H2O+O2↑

5.(2022江苏南京、盐城二模)热电厂尾气经处理得到较纯的SO2,可用于原电池法生产硫酸,其工作原理如图所示。电池工作时,下列说法不正确的是(　　)

A.电极b为正极

B.溶液中H+由电极a区向电极b区迁移

C.电极a的电极反应式:SO2-2e-+2H2O4H++S

D.电极a消耗SO2与电极b消耗O2的物质的量相等

6.(2022重庆第三次诊断)新型NaBH4/H2O2燃料电池的结构如图,该电池总反应方程式为NaBH4+4H2O2NaBO2+6H2O。下列有关说法正确的是(　　)

A.电池正极区的电极反应为B+8OH--8e-B+6H2O

B.电极B为负极,纳米MnO2层的作用是提高原电池的工作效率

C.燃料电池每消耗3 mol H2O2,理论上通过电路中的电子数为6NA

D.燃料电池在放电过程中,Na+从正极区向负极区迁移

7.(2022四川宜宾二诊)高铁电池是一种新型电池,能较长时间保持稳定的放电电压,某高铁电池的工作原理如下图所示(a为离子交换膜)。下列说法正确的是(　　)

A.电池工作时,外电路的电流方向:锌棒→石墨棒

B.电池工作一段时间后,负极区溶液的pH增大

C.每生成1 mol Fe(OH)3,消耗Zn的质量为65 g

D.电池正极反应式为Fe+3e-+4H2OFe(OH)3+5OH-

8.(2022福建泉州五模)某科研团队提出了一种水基Li-CO2二次电池,它由纳米孔Pd膜电极、固体电解质膜等构成,如图为工作示意图。下列说法错误的是(　　)

A.放电时,Pd膜作正极

B.固体电解质膜可将Li电极与LiCl溶液隔离

C.充电时,Pd膜表面发生反应:HCOOH-2e-CO2↑+2H+

D.理论上,当消耗7 g Li时吸收5.6 L CO2(标准状况)

9.(双选)“一分钟充电完成”的新型铝离子电池,其放电过程如图所示,下列说法错误的是              (　　)

A.电池放电时,石墨为正极

B.放电时,负极发生的电极反应式为7AlC+Al-3e-4Al2C

C.Al3+在石墨电极中的嵌入和脱出决定该电池的放电效率

D.电池充电时,AlC正向铝电极移动

参考答案

小题提速练12　新型化学电源

1.C　解析 根据题给装置分析可知,a极葡萄糖转化为葡萄糖酸,说明发生了氧化反应,则a极为负极,b极通入空气,空气中的O2得到电子被还原,电解质溶液为NaOH溶液,则b极为正极,电子由负极流向正极,即a→b,A错误;负极葡萄糖(C6H12O6)转化为葡萄糖酸(C6H12O7),每消耗1 mol葡萄糖转移2 mol电子,则理论上每转移4 mol电子,消耗2 mol葡萄糖,质量为2 mol×180 g·mol-1=360 g,B错误;b极为正极,正极上O2得到电子被还原,电极反应为O2+2H2O+4e-4OH-,C正确;原电池中阴离子向负极移动,故OH-由正极向负极迁移,D错误。

2.C　解析 放电时,Zn失去电子变为Zn2+,a电极为电池的负极,A错误;放电后,负极区c(Zn2+)穿过阳离子交换膜进入正极区,故c(Zn2+)不会增大,B错误;充电时,Zn电极为阴极,Zn2+得电子析出,电解池中阳离子移向阴极,Zn2+向a电极移动,C正确;充电时,b电极为阳极,发生的电极反应为ZnNaV2(PO4)3-2e-Zn2++NaV2(PO4)3,D错误。

3.C　解析 钾离子显+1价、CN-显-1价,化合物中元素的正负化合价代数和为0,则正极KFe2(CN)6中Fe的化合价为+2价、+3价,A正确;放电时,正极发生还原反应,可能发生Fe2(CN+e-Fe2(CN,B正确;放电时,电子从负极流经导线到达正极,电子不流经固体电解质,C错误;充电时,负极区即阴极发生还原反应,阳离子向阴极移动,则Na+增多,D正确。

4.C　解析 放电时为原电池装置,钠箔为负极,碳纸为正极,电子由钠箔流出经外电路流向碳纸,不经过非水系溶液,A错误;充电时该装置为电解池,电池工作时,阳离子(Na+)向阴极(即原电池的负极)移动,B错误;放电时,当有0.1 mol e-通过导线时,则负极钠箔反应消耗金属钠,导致电极质量减小,金属钠箔电极减少的质量为2.3 g,C正确;充电时,碳纸与电源正极相连作阳极,电极反应式为4OH--4e-2H2O+O2↑,D错误。

5.D　解析 该装置没有外加电源,则该装置为原电池装置,根据装置图,SO2转化成较浓的硫酸,S元素的化合价升高,根据原电池工作原理,电极a为负极,电极反应式为SO2-2e-+2H2O4H++S,电极b为正极,电极反应式为O2+4e-+4H+2H2O。电极b为正极,A正确;根据原电池工作原理,H+从电极a区移向电极b区,B正确;SO2转化成较浓的硫酸,S元素的化合价升高,电极反应式为SO2-2e-+2H2O4H++S,C正确;负极反应式为SO2-2e-+2H2O4H++S,正极反应式为O2+4e-+4H+2H2O,根据电荷守恒,电极a消耗SO2与电极b消耗O2的物质的量之比为2∶1,D错误。

6.C　解析 电池总反应方程式为NaBH4+4H2O2NaBO2+6H2O,结合图示可知,电极A的电极反应式为B-8e-+8OH-B+6H2O,电极A为负极;电极B的电极反应式为H2O2+2e-2OH-,电极B为正极,A、B均错误;电池总反应方程式为NaBH4+4H2O2NaBO2+6H2O,反应中H2O2中O元素的化合价由-1价降至-2价,每消耗3 mol H2O2,理论上通过电路中的电子物质的量为6 mol,通过电路的电子数为6NA,C正确;燃料电池在放电过程中,Na+从负极区向正极区迁移,D错误。

7.D　解析 在题给电池工作时,锌棒为负极,石墨棒为正极,外电路中电子移动的方向为:锌棒→石墨棒,则电流移动方向为:石墨棒→锌棒,A错误;电池工作时,负极发生反应Zn-2e-+4OH-[Zn(OH)4]2-,负极反应消耗OH-,一段时间后,负极区溶液的pH不会增大,B错误;在反应中Fe元素由Fe中的+6价变为反应后Fe(OH)3中的+3价,则每生成1 mol Fe(OH)3时转移3 mol电子,据得失电子守恒,可知反应消耗Zn的物质的量为1.5 mol,其质量为1.5 mol×65 g·mol-1=97.5 g,C错误;在该电池正极上,Fe得到电子被还原生成Fe(OH)3,则正极的电极反应式为Fe+3e-+4H2OFe(OH)3+5OH-,D正确。

8.D　解析 图示为Li-CO2二次电池的原电池装置,纳米孔Pd膜电极上CO2→HCOOH中C元素化合价降低,则Pd膜为正极,电极反应式为CO2+2H++2e-HCOOH,Li为负极,电极反应式为Li-e-Li+。放电时,Pd膜为正极,A正确;Li的化学性质较活泼,能与水反应,则固体电解质膜可将Li电极与LiCl溶液隔离,B正确;放电时,Pd膜上电极反应式为CO2+2H++2e-HCOOH,充电时,Pd膜上电极反应式为HCOOH-2e-CO2↑+2H+,C正确;Li为负极,电极反应式为Li-e-Li+,消耗7 g Li时转移1 mol e-,正极电极反应式为CO2+2H++2e-HCOOH,则可吸收0.5 mol CO2,标准状况下体积为11.2 L,D错误。

9.CD　解析 电子由Al流出,流入石墨,故电池放电时,石墨为正极,A正确;放电时,负极发生的电极反应式为7AlC+Al-3e-4Al2C,B正确;根据放电过程图示可知,AlC在石墨电极中的嵌入和脱出决定该电池的放电效率,C错误;电池充电时,石墨为阳极,AlC向石墨电极移动,D错误。